Американские исследователи внесли мутацию в один из генов рыбок данио-рерио, и наблюдали формирование зачатков конечностей на месте их плавников. Открытие проливает свет на эволюцию плавников, а также на некоторые аспекты перехода позвоночных к наземному образу жизни. Статья опубликована в журнале Cell.
Ученые из Гарвардского университета внесли изменения в ген, участвующий в формировании плавников рыбок данио-рерио. У рыб нет ряда скелетных элементов, присутствующих в суставах и конечностях наземных позвоночных. Однако в результате мутации у рыб развивался новый набор длинных костей, называемых промежуточными лучевыми костями, которые при сочленении с проксимальными лучевыми костями образуют сустав, похожий на локоть. Вероятно, именно эта мутация способствовала выходу позвоночных на сушу. Открытие проливает свет на эволюцию плавников, и демонстрирует, как простые генетические изменения могли внести существенные изменения в развитие сложных структур.
«За счет одной единственной мутации получается новая кость, образуется сустав и к нему прикрепляются мышцы», — говорит старший автор работы Мэтью Харрис. — Для этого не нужно вносить изменения в гены, отвечающие за мышцы, суставы и кости. Система устроена так, что все эти компоненты меняются одновременно».
Мутации в любом из двух генов, vav2 и waslb, независимо вызывают описанные изменения. Ни один из генов ранее не ассоциирован с развитием скелета, но анализ показал, что оба гена активируют Hox-программы, которые формируют структуру средней области конечности. Считается, что конечности стали ключевым эволюционным нововведением, позволившим позвоночным выйти на сушу. Результаты работы показывают, что рыбы, которые как считалось ранее, утратили эти механизмы, на самом деле сохранили врожденную латентность для формирования структур, похожих на конечности.
Все еще остается открытым вопрос о том, изменят ли новые кости функциональность грудных плавников данио-рерио. В дальнейшем ученые планируют провести мелкомасштабную видеомикроскопию, чтобы определить, как изменения повлияют на движение рыб.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
